1、Word文檔 超高層建筑10大技術難點及應對措施 依據理論及閱歷分析，一般在40層(大約150米)左右，是超高層建筑設計的敏感高度（建筑物的超長尺度特性將引起建筑設計概念變化），這種變化促使建筑師必需提出有效設計對策，調整設計觀念，應用相宜的建筑技術。 超高層樓宇就像一條直立起來的街道，存在著平安、內部交通、環境、能源消耗等多種難以妥當解決的問題，越是向高處進展，平安性、耐久性及適用舒適等問題就愈多，對結構、建筑、機電、暖通、電梯等專業的要求就越高。 結構系統難點1 由于超高層建筑結構的特別性，建筑內部的梁柱將會不行避開的存在，在結構設計中要考慮異形柱的使用，特殊是在超高層住宅戶型設計中，充分

2、全面考慮梁柱的影響、規避及利用是設計的難點。 對于結構設計來講，根據建筑使用功能的要求、建筑高度的不同以及擬建場地的抗震設防烈度以經濟、合理、平安、牢靠的設計原則，選擇相應的結構體系，一般分為六大類：框架結構體系、剪力墻結構體系、框架-剪力墻結構體系、框-筒結構體系、筒中筒結構體系、束筒結構體系。 90年月以來，除上述結構體系得到廣泛應用外，多筒體結構、帶加強層的框架-筒體結構、連體結構、巨型結構、懸挑結構、錯層結構等也漸漸在工程中采納。 進入90年月后，由于我國鋼材產量的增加，鋼結構、鋼-混凝土混合結構漸漸采納。如金茂大廈、地王大廈都是鋼-混凝土混合結構。此外，型鋼混凝土結構和鋼管混凝土結構

3、在高層建筑中也正在得到廣泛應用。高層建筑結構采納的混凝土強度等級不斷提高，從C30逐步向C60及更高的等級進展。預應力混凝土結構在高層建筑的梁、板結構中廣泛應用。鋼材的強度等級也不斷提高。 高層和超高層建筑在結構設計中除采納鋼筋混凝土結構（RC）外，還采納型鋼混凝土結構（SRC），鋼管混凝土結構（CFS）和全鋼結構（S或SS）。 建筑高度100m，柱網為8.4m，抗震設防烈度為6度，采納框架-剪力墻或框-筒結構體系較為經濟合理，這種結構體系的剪力墻或筒體是很好的抗側力構件，經常擔當了大部分的風載和地震荷載產生的水平側力，總體剛度大，側移小，且滿意玻璃幕墻的外裝飾要求。 超高層建筑的樓板和屋蓋具

4、有很大的平面剛度，是豎向鋼柱與剪力墻或筒體的平面抗側力構件，同時使鋼柱與各豎向構件（剪力墻或筒體）起到變形協調作用。 一般鋼結構建筑物的樓板和屋蓋，都采納軋制的壓型鋼板加現澆鋼筋混凝土（簡稱鋼承混凝土）樓板和屋蓋，厚度一般不小于150mm。目前在設計鋼承混凝土樓板和屋蓋時沒有考慮鋼承混凝土樓板和屋蓋與鋼梁共同作用。主要是對于板底呈波形的計算原理不甚了解或認為計算繁瑣，就按平板計算，這樣既擔心全又增加了鋼梁的用鋼量。 假如采納鋼梁與鋼承混凝土樓板共同作用，簡稱MST組合梁，只要計算正確，配筋合理，栓釘牢靠，則可以節省樓層和屋蓋鋼梁的用鋼量20%左右，而且不需對鋼梁進行穩定驗算。 垂直交通設計難點

5、2 超高層建筑，核心筒的設計需平衡采光、節能、易于維護、削減公攤、不同業態核心筒上下統一等多方要求，是建筑設計的難點之一。 高層建筑與其他建筑之間的最大區分，就在于它有一個垂直交通和管道設備集中在一起的、在結構體系中又起著重要作用的核。而這個核也恰恰在形態構成上舉足輕重，打算著高層建筑的空間構成模式。 隨著高層建筑建設的進展、高度的增加和技術的進步，在高層建筑的設計過程中，漸漸演化出了中央核心筒式的內核空間構成模式。 1.內核式：中央核心筒布局 在建筑處理上，為了爭取盡量寬敞的使用空間，盼望將電梯、樓梯、設備用房及衛生間、茶爐間等服務用房向平面的中央集中，使功能空間占據最佳的采光位置，力求視線

6、良好、交通便捷。在結構方面，隨著筒體結構概念的消失、高度的增加，也盼望能有一個剛度更強的筒來承受剪力和抗扭。 在建筑的中央部分，有意識地利用那些功能較為固定的服務用房的圍護結構，形成中央核心筒，而筒體處于幾何位置中心，還可以使建筑的質量重心、剛度中心和型體核心三心重合，更加有利于結構受力和抗震。 這種內核空間構成模式，經過長期的實踐檢驗，以其結構合理、使用便利和造價相對低廉的優勢，很快便成為高層建筑中最為流行的空間布局形式。 盡管中央核心筒式布局的筒體四周的房間需要人工采光和機械通風，總會多少給人帶來不適感，但內核式的布局形式及其變種在數量上占有肯定優勢，大多數聞名的超高層寫字樓建筑也都采納這

7、種形式。但是作為超高層住宅建筑，這種內核式的布局存在著諸多不便利之處。 2.外核式：雙側外核心筒布局 隨著時代的進展、技術的進步，人們對建筑需求的變化和設計側重點的不同，以中央核心筒為主流的高層建筑內核空間構成模式開頭受到了挑戰。 第一次變革主要還是出于造型上的需要和建筑設計理念的變化，如 70 年月前后消失的雙核構成模式。雙側外核心筒的布局，不僅有利于避難疏散，而且也使高層建筑的外觀造型產生了巨大的變化。貝聿銘設計的新加坡華僑銀行中心和日建設計設計的日本IBM 本社大樓等等就是當年風行一時的雙側外核設計手法的代表。 3.多核式：分散多個外核布局 其次次變革最先對核心筒提出革命性建議的是設備專

8、業，他們認為隨著建筑設備的日趨增多和越來越簡單，假如把設備用房和管道井從核心筒中分別出來，可能會更有利于管理和修理。而80 年月以后，智能化建筑的普及和電信設施的不斷增加，導致了在高層建筑中大量應用計算機和電信通訊設備，甚至很多建筑在竣工之后，仍舊頻繁地改造布線系統和增加新設備。智能化辦公樓中的光纜與電腦網絡管道井、配線箱以及中繼裝置等，每層都必需設置三處以上才算合理。這樣，建筑上為了滿意機電設備常常變動的需要，便開頭將核分散化，分置多處設備用房和管道井，以便于局部更改。 對于結構專業來說，加強建筑周邊的剛度也會有效地反抗地震對高層建筑的破壞，所以假如將垂直交通和設備用房等分散地布置在周邊，則

9、無疑也會對結構抗震有利。同時，這種分散的多個外核的空間構成模式，也正好適用于新興的巨型框架結構，使這種結構體系中的巨型支撐柱具有了使用功能。其最典型的實例就是丹下健三設計的日本東京都新都廳。 而從建筑設計的角度來看，核的移動、垂直交通、服務性房間和管道井分散到建筑的周邊，對于高層建筑的空間構成模式和立面造型上的變化也是極具革命性的。它不但適應了其它專業的需求，而且還有利于避難疏散，制造更大的使用空間和使高層建筑的底部獲得解放。這種空間構成模式所具有的敏捷性和先進性，很快便被推崇技術表現的歐洲建筑師們所發覺，并制造性地應用在他們的作品之中。羅杰斯設計的英國倫敦勞埃德大廈、88木街辦公樓和福斯特設

10、計的香港匯豐銀行等等即是分散式核心筒的杰作，它們從內部的空間構成到外部立面，均與中央核心筒式的高層建筑大相經庭。 此外，在規模較小的高層建筑中，近年來還消失一種核與主要使用空間分別化的現象，垂直交通、服務性用房和設備管道井均分別單獨，與建筑主體分開。主要使用空間更加完整，四周對外，核與主要使用空間之間以連廊相接。從結構的角度來看，核的剛度較大，而主體較柔，兩部分各自分別工作，既受力合理又相對經濟。當然，連接部分的設計是這類高層建筑設計的關鍵所在，不過這種設計方式給建筑外觀帶來的變化，已引起了建筑師們的關注，并很快在歐洲和日本流行起來。德國的漢諾威建筑博覽會管理辦公樓、埃森RWE公司辦公樓，以及

11、日本東京的東急南大井大樓和大阪的凱恩斯本部辦公樓。 核與主要使用空間分散和分別還可以使樓梯間、衛生間等直接對外自然采光通風，既節省能源，又省去消防所需的加壓送風設備，更符合低能耗，可循環的現代設計原則。因此，近幾年強調生態、節能的高層建筑多采納這種布局方式。馬來西亞建筑師楊經文設計的高層建筑，不但樓梯、衛生間等全部對外，而且電梯筒壁還被刻意用來遮擋日曬，可謂分散外核空間構成模式的生態設計方式。吉隆坡廣場大廈及其最新設計的新加坡展覽大廈就都反映出這一設計特征。而另一位歐洲的建筑師赫爾佐格設計的前述之德國漢諾威建筑博覽會管理辦公樓，也以其生態觀念贏得了眾口贊揚。 電梯難點3 在超高層建筑中，快速、

12、高效、平穩的垂直服務是難點之一。 電梯作為垂直交通工具，對其數量的配置、掌握方式及有關參數的選定將不僅直接影響建筑物的一次投資（一般電梯投資約占建筑物總投資的10左右），而且還將影響建筑物的使用平安和經營服務質量。在建筑物內，恰當地選用電梯的臺數、容量、運行速度、掌握方式特別重要，而建筑物內的電梯一經選定和安裝使用就幾乎成了永久的事實，以后若想增加或改型特別困難，甚至是不行能的了，因此，在設計中應當在設計開頭時對電梯的配置應予以充分重視。 現代超高層建筑大都超過60層，建筑內人口流淌大，縱向交通主要依靠電梯，有效設計超高層建筑的電梯的關鍵是運用各種局部電梯進行服務，并把局部區域電梯系統組織起來

13、。通往這些局部區域，通過由地面始發站至局部區域的空中候梯廳之間的快速穿梭電梯進行服務，乘客到達空中候梯廳后再換乘區間電梯。為了能夠將乘客以最快的速度運輸到達目的地，一般以建筑每3035層為一局部區域。 由于超高層建筑采納多梯系統，應采納微機電梯掌握系統，通過計算機掌握系統準時地處理大量信息，推斷各站臺的呼叫信息和各電梯的位置、方向、開閉狀態、轎廂內呼叫等各種狀態，以提高運輸力量，改善服務質量，提超群建筑的經濟效益。 供電平安性和穩定性難點4 作為超高層建筑，平安性必定是供電系統設計所需要非常留意的地方，其次是供電牢靠性。配電系統的設計上，需考慮多回路供電及備用發電機組的配置。因超高建筑的高度，

14、變配電房可以考慮設置在塔樓中部的樓層，以削減低壓配電的損耗。備用柴油發電機設置于地庫層，供電電壓采納10千伏輸出，再經變壓器降壓至低壓配電，保證配電至塔樓的高層。 在超高層建筑的配電系統上，供電距離、電纜的長度、電纜大小的適當調整以及安裝時的施工工藝也是難題之一。由于超高層面積大、樓層多，自然會消失遠距離供電的問題，因此后備電源可考慮采納高壓發電機來發電，從而解決了這個難題。 另外還需要特殊留意的是，超高層建筑遇到強風時，可能會消失左右晃動。由于超高層建筑物會有肯定的搖擺度，在上升主干線的設計上可以考慮將電纜連接銅母線槽配電，以減低超高層建筑物在搖擺時對銅母線槽接駁組件位置的拉扯壓力，削減發生

15、故障及修理的機會，也相對地增加了主干系統的壽命。 建成后業主的使用便利也是必需要考慮到的，在電氣設備的空間支配方面要有可調整的空間。作為超高樓，樓層多，機電方面的設備自然也多，為了讓業主獲得更多的使用空間，在排布電纜和豎井方面要盡量削減轉換豎井和縮小豎井等所占用的空間，以便供應出更多的空間給業主使用。 消防難點5 消防難點：超高層建筑由于其特別的構造和功能要求，致使其內部火災荷載大，火勢擴散快速，人員疏散困難，救援難度大，形成重大火災的隱患大。如2021年2月中央電視臺新址的附屬文化中心大火，造成了人員傷亡及財產損失。 消防設計要點：防火-控火-耐火 防火，建筑工程中使用防火材料、防火構件、防

16、火配件，裝修工程中采納不燃、難燃性建筑材料，易燃易爆場所強化通風，設置防爆電氣，使用不發火地面等。 控火，一是把火災掌握在初始階段，包括安裝火災自動報警、自動滅火系統，進行早期探測和初期撲救；二是把火災掌握在較小范圍，在建筑物平面和豎向劃分防火分區和防煙分區，在建筑物之間留有適當防火平安距離，切斷火災擴散途徑，減小成災面積，便于實施救援。 耐火，加強建筑結構構件的耐火穩定性，使其在火災中不致失效。 測量難點6 超高層建筑，一般由超高層塔樓和多層地下室組成，工程測量難度大，施工測量假如失誤，造成的損失會特別嚴峻，并且難以彌補和修復，因此工程測量是超高層建筑的重點、難點。 側向風影響難點7 高層、

17、超高層建筑要承受側向的風力，一般說，在正常的風壓狀態下，距地面高度為10m處，如風速為5ms，那么在90m的高空，風速可達到15ms。若高達300-400m，風力將更加強大，即風速達到30ms以上時，摩天大樓產生的晃動將非常猛烈。對大樓的這種晃動，首先要考慮它對電梯的影響，電梯被視為超高層建筑的生命線。當電梯高速運行的同時，假如大樓的晃動超過肯定尺寸，電梯的鋼纜就會因時緊時松的受力不均受到損害，并造成危急。 煙囪效應難點8 冬天，在氣溫較低的狀況下，會由于低層(特殊是一層大堂)和地下室的冷空氣竄入電梯井，經煙囪效應形成強大氣流，造成電梯關不上門。而且會將底層的一些氣味帶到高層，如廚房的氣味、油

18、煙味等，此時如在底層或地下室有電焊操作或燃氣泄漏就可能將火源隨氣流帶到高層，極端危急。同時，由于電梯轎廂與井壁間的縫隙很小，在電梯移動時，氣流的摩擦會產生嘯叫，這種現象在金茂大廈也有消失。目前，這是個國際性難題，目前尚未找到很好的解決方法。 管理維護問題難點9 一些超高層大樓都曾消失過斷電、跑水等事故。從管理上看除了做好預案，防止事故發生和做好備用系統以外，一旦事故消失，如何搶救，是否有一位把握全局、了解本系統一切 細枝末節的人非常重要。上海金茂大廈的管理層就曾對沒有一位把握該建筑14000多個閥門 的人感到非常圓滿。 擦玻璃也成了管理這些龐然大物的一個麻煩。金茂大廈的幕墻有10.l8萬平方米

19、，據說兩架擦窗機連續工作，一年才能把全部的玻璃擦一遍，而且，由于建 筑形狀凹凸起伏太大，檐部又挑出許多，有的地方達3m以上，擦玻璃相當困難。 施工難點難點10 1.超高層基礎采納深基礎。由于建筑高，體量大，支撐高層的地基必需達到足夠的強度，所以多采納深基礎，持力層嵌入微風化巖層。 2.超高層地下室深度大、層數多、面積大。一是要滿意建 筑功能方面的要求，比如人防面積、停車位數量 等；二是要解決在施工過程中的結構抗浮問題。 3.超高層結構形式多為混合型。如型鋼混凝土、鋼管混凝土、鋼筋混凝土結構或全鋼結。它們的共同特點是：施工簡便、工期短、結構性能好且大大節省建筑材料，目前已成為超高層建筑群最為有用

20、和主要的結構形式。 4.超高層裝飾工程裝飾富于變化，工程量大，技術含量高、要 求高。超高層建筑的裝飾工程的平安性功能尤其 重要，抗風壓，風、水、氣的密閉性要求高。 5.建筑功能簡單，子系統多，安裝工程工 程量大，要求精度高。 6.新技術、新材料、新工藝大量采納。 超高層建筑的特點，在施工中應當實行如下對策： 1.施工技術必需有新突破 超高層建筑絕不僅簡潔是建筑樓層數量上的疊加、施工的延長，而在施工技術方面必需注入新的元素，必需有新突破。 （1）深基礎施工技術。依據地質條件，深基礎一般采納大直徑人工挖孔樁，沖（鉆）孔灌注樁，預制混凝土管樁或預制鋼管樁，為一種或兩種同時采納。對于施工總承包來說，根

21、據設計的樁類型進行施工，主要考慮的是技術力量、設備力量、平安和質量掌握力量。工程總承包項目就需要考慮成本因素以及獲得這些力量的難易程度。 （2）大基坑土方開挖和支護技術。根據我國 現行的政策和建筑本身的需要，超高層建筑必定有一個超大、超深的地下室結構部分，這部分工程施工的最大難點在于土方開挖和基坑支護。超高層建筑一般在城市的主要路段，場地狹窄，四周環境簡單而且重要。土方開挖的方案至少應當 解決以下幾個問題： a.進出土路線的選擇 b.挖運土方設備數量和性能的選擇以及進退場支配 c.最終土方的挖、運的詳細措施 d.基坑支護技術的優化和四周環境建（構）筑物以及基坑邊坡的變形監測 e.土方開挖和基坑

22、支護，乃至樁基礎施工的協作。 2.施工組織要有新思維 超高層建筑的豎向跨度特別大，在施工組織 中首要解決垂直運輸效率的問題。利用有限的機 械設備解決浩大的人員、材料的上下，做到有序并且有效。 （1）合理配置大型機械設備。要核算現場人員流量，在施工高峰期有多少人需要乘電梯到達現場，全部輸送完需要多少時間。結合工期方案，核算和分析需要使用人貨電梯運輸的原材料、周轉材料、成品、半成品的總用量以及周轉率要求，核算工作時間。在此基礎上，合理確定塔吊，人、貨電梯的規格型號和數量；選擇混凝土輸送泵的性能和數量。在實際中，超過150m的建筑應考慮布置一臺高速施工電梯和一臺一般施工電梯，分別服務不同的施工區域。應選用一次泵送到位的混凝土輸送泵，油泵和電泵均要配備。塔吊的性能和布置不僅要滿意鋼筋、模板、鋼管等材料運輸，而且必需考慮鋼結構件的吊裝和安裝需要。慎密規劃，緊貼實際，科